膨胀功回收装置及汽车空调系统

1.本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种膨胀功回收装置及汽车空调系统。


背景技术：

2.汽车空调是汽车系统中的重要组成部件，其性能直接影响车内人体舒适性及汽车能耗。二氧化碳作为天然环保工质，是汽车空调制冷剂替代的主要方向。但由于其临界压力较高，系统常采用跨临界循环，导致系统的节流损失较大，现有二氧化碳空调系统中节流元件未对节流损失进行回收利用。
3.现有技术中通常将膨胀机的轴与压缩部件连接，将膨胀功回收用于压缩功利用，但是由于膨胀过程的转速和压缩过程的转速不易匹配，使得膨胀功的利用率较低，对于汽车空调系统来说更加难以实现。此外，高压气体经膨胀节流后产生气液混合的两相流，其中的气相组分对于蒸发器的流动换热具有不利影响。现有技术中汽车存在未能对节流损失进行有效回收利用，能耗高的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种膨胀功回收装置及汽车空调系统，用以解决现有的汽车存在能耗高、制冷剂节流损失未得到利用的问题。
5.第一方面，本实用新型提供一种膨胀功回收装置，包括：壳体、支撑轴、电机、风扇叶片、膨胀叶轮以及导流组件；
6.所述壳体内依次构造有膨胀腔、分离腔以及电机腔，所述支撑轴贯穿所述壳体相对的两端，且与所述壳体转动连接，所述膨胀腔设有制冷剂入口，所述分离腔设有第一制冷剂出口，用于排出液态制冷剂；所述电机腔设有第二制冷剂出口，用于排出气态制冷剂；
7.所述风扇叶片设于所述支撑轴的端部，多个所述风扇叶片环向设于所述支撑轴；所述膨胀叶轮设于所述膨胀腔内，多个所述膨胀叶轮环向设于所述支撑轴；
8.所述导流组件设于所述分离腔，用于制冷剂的气液分离；
9.所述电机设于所述电机腔，用于驱动所述支撑轴转动。
10.根据本实用新型提供的一种膨胀功回收装置，所述导流组件包括导流板；
11.多个所述导流板沿所述支撑轴的轴向方向间隔设于所述支撑轴，所述导流板呈螺旋状设于所述支撑轴。
12.根据本实用新型提供的一种膨胀功回收装置，所述支撑轴设有螺旋凹槽，多个所述螺旋凹槽沿所述支撑轴的轴向方向间隔设置，且所述导流板与所述螺旋凹槽交错设置。
13.根据本实用新型提供的一种膨胀功回收装置，所述导流组件还包括挡流件；
14.所述挡流件设于所述电机与端部的一个所述导流板之间；所述挡流件包括多个挡流板，多个所述挡流板环向设于所述支撑轴的周向；所述挡流板的一个端面与所述支撑轴的表面之间具有第一间隙，所述挡流板的另一个端面与所述分离腔的腔壁面之间具有第二间隙。
15.根据本实用新型提供的一种膨胀功回收装置，所述分离腔呈渐扩状，所述分离腔的小端与所述膨胀腔连通，所述分离腔的大端与所述电机腔连通。
16.根据本实用新型提供的一种膨胀功回收装置，所述第一制冷剂出口设于所述分离腔远离所述膨胀腔的一端，且位于所述分离腔的底部；
17.所述第二制冷剂出口设于所述电机腔远离所述分离腔的一端，且位于所述电机腔的顶部。
18.第二方面，本实用新型提供一种汽车空调系统，包括所述的膨胀功回收装置。
19.根据本实用新型提供的一种汽车空调系统，所述汽车空调系统包括车外换热器，所述风扇叶片与所述车外换热器间隔相对设置，所述第一制冷剂出口与所述车外换热器的入口连接，所述第二制冷剂出口与所述车外换热器的出口连接。
20.根据本实用新型提供的一种汽车空调系统，所述汽车空调系统包括换热壳体和车内换热器；
21.所述风扇叶片和所述车内换热器均设于所述换热壳体内，所述风扇叶片与所述车内换热器间隔相对设置；所述第一制冷剂出口与所述车内换热器的入口连接，所述第二制冷剂出口与所述车内换热器的出口连接。
22.根据本实用新型提供的一种汽车空调系统，所述汽车空调系统包括节流阀、蒸发器、补气压缩机和冷却器；
23.所述制冷剂入口、所述第一制冷剂出口、所述节流阀、所述蒸发器、所述补气压缩机以及所述冷却器依次连通，形成制冷剂的循环回路；
24.所述第二制冷剂出口与所述补气压缩机的补气口连通。
25.本实用新型提供的膨胀功回收装置及汽车空调系统，壳体内依次构造有膨胀腔、分离腔和电机腔，支撑轴贯穿壳体相对的两端，膨胀叶轮和风扇叶片连接于支撑轴的一端，高温高压制冷剂由制冷剂入口进入膨胀腔冲刷膨胀叶轮，膨胀叶轮回收膨胀功，带动支撑轴和风扇叶片转动，有利于节省能量消耗，电机辅助支撑轴转动，有利于保障膨胀功回收装置使用的可靠性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本实用新型提供的膨胀功回收装置的结构示意图；
28.图2是本实用新型提供的膨胀叶轮的结构示意图；
29.图3是本实用新型提供的挡流板的结构示意图；
30.图4是本实用新型提供的膨胀功回收装置的连接示意图之一；
31.图5是本实用新型提供的膨胀功回收装置的连接示意图之二；
32.图6是本实用新型提供的膨胀功回收装置的连接示意图之三；
33.附图标记：1：壳体；11：膨胀腔；111：制冷剂入口；12：分离腔；121：第一制冷剂出口；13：电机腔；131：第二制冷剂出口；2：支撑轴；3：膨胀叶轮；4：风扇叶片；5：导流组件；51：
导流板；52：螺旋凹槽；53：挡流板；6：电机；7：车外换热器；8：车内换热器；9：换热壳体；91：新风入口；92：循环风入口；93：下侧吹风口；94：上侧吹风口；95：除湿口；14：节流阀；15：蒸发器；16：补气压缩机；17：冷却器。
具体实施方式
34.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.下面结合图1至图3描述本实用新型实施例的膨胀功回收装置。
37.如图1所示，本实用新型实施例提供的膨胀功回收装置，包括：壳体1、支撑轴2、电机6、风扇叶片4、膨胀叶轮3以及导流组件5；壳体1内依次构造有膨胀腔11、分离腔12以及电机腔13，支撑轴2贯穿壳体1相对的两端，且与壳体1转动连接，膨胀腔11设有制冷剂入口111，分离腔12设有第一制冷剂出口121，用于排出液态制冷剂；电机腔13设有第二制冷剂出口131，用于排出气态制冷剂；风扇叶片4设于支撑轴2的端部，多个风扇叶片4环向设于支撑轴2；膨胀叶轮3设于膨胀腔11内，多个膨胀叶轮3环向设于支撑轴2；导流组件5设于分离腔12，用于制冷剂的气液分离；电机6设于电机腔13，用于驱动支撑轴2转动。
38.具体地，壳体1由三个相互连通的区段组成，定义三个区段分别为第一区段、第二区段和第三区段，第一区段呈筒状壳体，内部形成膨胀腔11；第二区段呈锥状壳体，内部形成分离腔12；第三区段呈筒状壳体或方形壳体等，内部形成电机腔13。
39.如图1和图2所示，支撑轴2与壳体1的中心轴线同轴设置，支撑轴2贯穿电机腔13的腔室底面和膨胀腔11的腔室顶面。膨胀叶轮3和风扇叶片4均安装于支撑轴2的同一端，膨胀叶轮3的数量根据实际需求设置，支撑轴2上同轴设有第一支撑体，多个膨胀叶轮3绕支撑轴2的轴线环向均布于第一支撑体上，且多个膨胀叶轮3均位于膨胀腔11内。风扇叶片4的数量根据实际需求设置，风扇叶片4靠近膨胀叶轮3设置，支撑轴2上同轴设有第二支撑体，多个风扇叶片4绕支撑轴2的轴线环向布设于第二支撑体上，且多个风扇叶片4位于膨胀腔11的外部。膨胀叶轮3和风扇叶片4均与支撑轴2连接，膨胀叶轮3和风扇叶片4能够同步转动。
40.导流组件5设置于分离腔12内，导流组件5可以安装于支撑轴2上，导流组件5由分离腔12的一端延伸至分离腔12的另一端，由膨胀腔11进入分离腔12内的气液两相制冷剂在导流组件5的作用下产生旋转运动，密度较大的液相被甩至旋流表面形成液膜，密度较小的气相聚集在中心区域形成气芯，以实现液态制冷剂和气态制冷剂的分离。
41.膨胀腔11的腔壁面设有制冷剂入口111，制冷剂入口111用于通入高温高压的制冷剂，制冷剂可选用二氧化碳制冷剂。分离腔12具有相对的第一端和第二端，定义分离腔12靠
近膨胀腔11的一端为分离腔12的第一端，分离腔12远离膨胀腔11的一端为分离腔12的第二端，分离腔12的第二端处设有第一制冷剂出口121，用于排出液态制冷剂。电机6安装于电机腔13内，电机6可以与支撑轴2同轴设置，电机6能够驱动支撑轴2转动。电机腔13上设有第二制冷剂出口131，用于排出气态制冷剂。
42.高温高压的制冷剂由制冷剂入口111进入膨胀腔11，冲击膨胀叶轮3，制冷剂具有的势能和动能转化为膨胀叶轮3的动能，使得膨胀叶轮3带动支撑轴2转动，风扇叶片4和膨胀叶轮3均与支撑轴2连接，由此带动风扇叶片4转动。膨胀叶轮3对制冷剂的膨胀功进行回收，膨胀叶轮3带动支撑轴2转动，支撑轴2带动同轴设置的风扇叶片4转动，由此可降低风扇叶片4的耗电量。
43.高温高压的制冷剂通过膨胀叶轮3膨胀节流后转变为气液两相制冷剂后进入分离腔12，在导流组件5的作用下实现气态制冷剂和液态制冷剂的分离，液态制冷剂由第一制冷剂出口121排出，气态制冷剂由第二制冷剂出口131排出。第一制冷剂出口121与换热器连接，第二制冷剂出口131根据使用需求与换热器或补气压缩机连接，以实现制冷剂的循环。
44.电机6安装于电机腔13内，在膨胀功不足导致风扇叶片4的风量减小时，电机6能够驱动支撑轴2转动，以使风扇叶片4以目标转速运行，满足换热需求，保障膨胀功回收装置的稳定运行。电机6安装于电机腔13内，气液分离后的气态制冷剂进入电机腔13，由于节流到中压的制冷剂温度降低，气态制冷剂流经电机腔13的过程中，能够对电机6进行冷却，有利于延长电机6的使用寿命。
45.在本实用新型实施例中，壳体1内依次构造有膨胀腔11、分离腔12和电机腔13，支撑轴2贯穿壳体1相对的两端，膨胀叶轮3和风扇叶片4连接于支撑轴2的一端，高温高压制冷剂由制冷剂入口111进入膨胀腔11冲刷膨胀叶轮3，膨胀叶轮3回收膨胀功，带动支撑轴2和风扇叶片4转动，有利于节省能量消耗，电机6辅助支撑轴2转动，有利于保障膨胀功回收装置使用的可靠性。
46.如图1所示，在可选的实施例中，导流组件5包括导流板51；多个导流板51沿支撑轴2的轴向方向间隔设于支撑轴2，导流板51呈螺旋状设于支撑轴2。
47.具体地，导流组件5包括导流板51，导流板51的数量根据实际需求设置，在分离腔12的第一端和第二端之间间隔设置多个导流板51，导流板51呈螺旋状设于支撑轴2上。导流板51可以通过焊接或者螺接的方式与支撑轴2连接。
48.进入膨胀腔11内的制冷剂通过膨胀叶轮3膨胀节流后进入分离腔12，多个导流板51随支撑轴2同步转动，由于气液两相的密度不同，在旋转场中所受离心力不同，气液两相制冷剂沿多个导流板51产生旋转运动，密度较大的液相被甩至旋流表面，在分离腔12的第二端的腔壁面处汇聚，进一步能够由分离腔12的第二端处设置的第一制冷剂出口121排出。密度较小的气相聚集在支撑轴2附近区域形成气芯，气态制冷剂进一步流入电机腔13，由第二制冷剂出口131排出。
49.在本实用新型实施例中，多个导流板51呈螺旋状间隔设于支撑轴2上，膨胀叶轮3回收的膨胀功带动支撑轴2转动，多个导流板51随支撑轴2转动，气液两相制冷剂沿多个导流板51产生旋转运动，利用回收的膨胀功实现液态制冷剂和气态制冷剂的分离，有利于节省能耗。
50.如图1所示，在可选的实施例中，支撑轴2设有螺旋凹槽52，多个螺旋凹槽52沿支撑
轴2的轴向方向间隔设置，且导流板51与螺旋凹槽52交错设置。
51.具体地，位于分离腔12内的支撑轴2的区段上设有多个螺旋凹槽52，多个螺旋凹槽52间隔设于支撑轴2上，多个螺旋凹槽52形成螺旋轨道，螺旋轨道由分离腔12的第一端延伸至分离腔12的第二端。
52.螺旋凹槽52能够增强支撑轴2离心分离段的表面粗糙度，使流体的流动更加稳定，导流板51和螺旋凹槽52交错设置，气液两相制冷剂依次流经交错布设的多个导流板51和多个螺旋凹槽52，可有效防止两相流体震荡，有利于提升分离效率和分离效果。
53.如图1和图3所示，在可选的实施例中，导流组件5还包括挡流件；挡流件设于电机6与端部的一个导流板51之间；挡流件包括多个挡流板53，多个挡流板53环向设于支撑轴2的周向；挡流板53的一个端面与支撑轴2的表面之间具有第一间隙，挡流板53的另一个端面与分离腔12的腔壁面之间具有第二间隙。
54.具体地，挡流件设置于分离腔12的第二端，挡流件位于电机6和支撑轴2上靠近分离腔12的第二端的最端部的一个导流板51之间。挡流件包括多个挡流板53，挡流板53的数量根据需求设置，挡流板53垂直设于支撑轴2上，挡流板53的形状可以呈条形状或扇形状等。挡流板53可以通过焊接或螺接方式与支撑轴2连接。
55.例如挡流板53呈扇形状，两个挡流板53对称设置，沿支撑轴2的径向方向，挡流板53具有相对的第一端面和第二端面，第一端面靠近支撑轴2，第二端面靠近分离腔12的腔壁面，第一端面的弧长小于第二端面的弧长，第一端面和支撑轴2的表面之间具有第一间隙，第二端面和分离腔12的腔壁面之间具有第二间隙。气液分离后的液态制冷剂能够由第一间隙处流向电机腔13，第二间隙满足挡流板53能够随支撑轴2转动，不与分离腔12的腔壁面发生碰撞即可。
56.挡流板53可以通过连杆与支撑轴2连接，例如连杆的一端与挡流板53的第一端面通过焊接方式连接，连杆的另一端与支撑轴2的表面通过焊接方式连接，实现挡流板53与支撑轴2的连接。也可以连杆的一端设有外螺纹，挡流板53的第一端面处设有内螺纹，连杆与挡流板53螺接。也可以支撑轴2上设有轴孔，轴孔的孔径与连杆的直径相适配，连杆的另一端也设有外螺纹，连杆的一端与挡流板53螺接后，连杆穿设轴孔，在连杆的另一端的外螺纹处旋上螺母，实现挡流板53与支撑轴2的螺接，有利于安装及拆卸的便利性。
57.挡流板53位于电机6和分离腔12的第二端的最后一个导流板51之间。两相流体流经多个导流板51和多个螺旋凹槽52后，两相流体的外表面可能夹带有少量液滴，液滴在惯性作用下撞击到挡流板53上，在重力作用下沿着挡流板53的表面流向分离腔12的第二端处设置的第一制冷剂出口121，挡流板53有利于进一步提升气液分离效率和气液分离效果。
58.如图1所示，在可选的实施例中，分离腔12呈渐扩状，分离腔12的小端与膨胀腔11连通，分离腔12的大端与电机腔13连通。
59.具体地，分离腔12呈渐扩状，分离腔12的小端与膨胀腔11连接，分离腔12的大端与电机腔13连接。分离腔12的渐扩式结构，有利于气液两相制冷剂的扩容减速，使得气液两相制冷剂能够有效分离为气态制冷剂和液态制冷剂。
60.在可选的实施例中，第一制冷剂出口121设于分离腔12远离膨胀腔11的一端，且位于分离腔12的底部；第二制冷剂出口131设于电机腔13远离分离腔12的一端，且位于电机腔13的顶部。
61.具体地，分离腔12的第二端的底部设有第一制冷剂出口121，挡流板53可以与第一制冷剂出口121对中设置。气液分离后的液态制冷剂能够沿分离腔12的腔壁面流动至第一制冷剂出口121处，撞击到挡流板53表面处的液态制冷剂能够在重力作用下沿其表面流向第一制冷剂出口121处，便于气液分离后的液态制冷剂能够顺畅由第一制冷剂出口121流出。
62.第二制冷剂出口131设于电机腔13远离分离腔12的一端，且第二制冷剂出口131设于电机腔13的顶部。气液分离后的气态制冷剂由挡流板53与支撑轴2之间的第一间隙处流入电机腔13，气态制冷剂由电机腔13的第一端朝向电机腔13的第二端流动的过程中，能够对运转的电机6进行冷却，有利于提升电机6的使用寿命，保障膨胀功回收装置的可靠运行。
63.进一步地，制冷剂入口111与膨胀叶轮3正对设置，由制冷剂入口111进入的高温高压制冷剂能够直接冲刷膨胀叶轮3，有利于减小制冷剂的沿程损失。
64.进一步地，电机6与支撑轴2同轴设置，有利于减小电机腔13的尺寸，电机6、膨胀叶轮3和风扇叶片4均集成于支撑轴2上，有利于整体结构的紧凑化，有利于减小制冷剂的沿程损失，提升能源利用率。
65.本实用新型实施例还提供一种汽车空调系统，包括上述的膨胀功回收装置。膨胀功回收装置设置于空调系统的制冷剂的循环回路上，制冷剂选用二氧化碳制冷剂，膨胀功回收装置具有制冷剂入口111、第一制冷剂出口121和第二制冷剂出口131。
66.制冷剂入口111用于通入高温高压制冷剂，第一制冷剂出口121用于排出液态制冷剂，第一制冷剂出口121与换热器连接；第二制冷剂出口131用于排出气态制冷剂，第二制冷剂出口131与换热器或补气压缩机连接。
67.膨胀功回收装置回收的膨胀功带动风扇叶片4转动，有利于节省电量消耗。膨胀功不足时，电机6驱动支撑轴2转动，有利于保障空调系统的稳定运行，气液分离后的气相制冷剂流经电机腔13，对电机6进行冷却，有利于延长电机6的使用寿命。电机6、膨胀叶轮3和风扇叶片4集成于支撑轴2上，整体结构紧凑，减少了二氧化碳制冷剂的沿程损失，有利于提升能源利用率。
68.在本实用新型实施例中，包含有膨胀功回收装置的空调系统，能够有效节省风扇叶片4的耗电量，回收并利用二氧化碳制冷剂的节流损失，减少二氧化碳制冷剂的沿程损失，有利于提升汽车的续航里程。
69.如图4所示，在可选的实施例中，汽车空调系统包括车外换热器7，风扇叶片4与车外换热器7间隔相对设置，第一制冷剂出口121与车外换热器7的入口连接，第二制冷剂出口131与车外换热器7的出口连接。
70.具体地，以膨胀功回收装置与车外换热器7配套使用进行说明，第一制冷剂出口121与车外换热器7的入口连接，第二制冷剂出口131与车外换热器7的出口连接或第二制冷剂出口131与补气压缩机的补气口连接。风扇叶片4与车外换热器7间隔正对设置。分离腔12内的支撑轴2上设有多个交错设置的导流板51和螺旋凹槽52，电机6和分离腔12的第二端的端部的导流板51之间设有挡流板53。
71.在冬季制热工况下，车外换热器7相当于蒸发器，二氧化碳制冷剂以高温高压气体的形式沿制冷剂入口111流入壳体1内，冲刷膨胀叶轮3，在膨胀腔11中节流，膨胀叶轮3回收膨胀功，带动支撑轴2及风扇叶片4转动，风扇叶片4与车外换热器7对流换热。膨胀功不足
时，电机6能够带动风扇叶片4转动使其保持在目标转速，保障风扇叶片4转动的稳定性。
72.制冷剂经过膨胀叶轮3膨胀节流后进入分离腔12，两相流体依次流经导流板51、螺旋凹槽52和挡流板53后实现气液分离，液态制冷剂在重力作用下沿壁面流向第一制冷剂出口121，第一制冷剂出口121与车外换热器7的入口连接，液态制冷剂进入车外换热器7蒸发吸热。气态制冷剂流经电机腔13的过程中冷却电机6，进一步流向第二制冷剂出口131。
73.空调系统为常规系统时，第二制冷剂出口131与车外换热器7的出口连接。液态制冷剂进入车外换热器7蒸发吸热后与第二制冷剂出口131排出的气态制冷剂一同通入下一部件，节省了车外换热器7的换热面积。
74.空调系统为补气系统时，第二制冷剂出口131与补气压缩机的补气口连接，第二制冷剂出口131排出的气态制冷剂流入补气压缩机，起到补气作用，有利于补气结构的简单化。
75.如图5所示，在可选的实施例中，汽车空调系统包括换热壳体9和车内换热器8；风扇叶片4和车内换热器8均设于换热壳体9内，风扇叶片4与车内换热器8间隔相对设置；第一制冷剂出口121与车内换热器8的入口连接，第二制冷剂出口131与车内换热器8的出口连接。
76.具体地，以膨胀功回收装置与车内换热器8配套使用进行说明，空调系统还包括换热壳体9和车内换热器8，风扇叶片4和车内换热器8均位于换热壳体9内，且风扇叶片4与车内换热器8间隔正对设置。第一制冷剂出口121与车内换热器8的入口连接，第二制冷剂出口131与车内换热器8的出口连接或第二制冷剂出口131与补气压缩机的补气口连接。
77.换热壳体91上设置有新风入口91、循环风入口92、下侧吹风口93和除湿口95，新风入口91、循环风入口92、下侧吹风口93和除湿口95均倾斜设置。换热壳体9上还设有上侧吹风口94，上侧吹风口94水平设置，以利于暖风的导出。
78.在夏季制冷工况下，高温高压的二氧化碳制冷剂从制冷剂入口111流入壳体1内，冲刷膨胀叶轮3，在膨胀腔11中节流，膨胀叶轮3回收膨胀功，带动支撑轴2及风扇叶片4转动，风扇叶片4与车内换热器8对流换热。膨胀功不足时，电机6能够带动风扇叶片4转动使其保持在目标转速，保障系统的稳定性。风扇叶片4转动，新风和循环风流经换热壳体9由上侧吹风口94、下侧吹风口93和除湿口95排出，给乘客舱上侧、下侧以及车窗吹风，达到制冷或除湿目的。
79.制冷剂经过膨胀叶轮3膨胀节流后进入分离腔12，两相流体依次流经导流板51、螺旋凹槽52和挡流板53后实现气液分离，液态制冷剂在重力作用下沿壁面流向第一制冷剂出口121，第一制冷剂出口121与车内换热器8的入口连接，液态制冷剂流入车内换热器8蒸发吸热。气态制冷剂流经电机腔13的过程中冷却电机6，进一步流向第二制冷剂出口131。
80.空调系统为常规系统时，第二制冷剂出口131与车内换热器8的出口连接。液态制冷剂进入车内换热器8蒸发吸热后与第二制冷剂出口131排出的气态制冷剂一同通入下一部件。
81.空调系统为补气系统时，第二制冷剂出口131与补气压缩机的补气口连接，第二制冷剂出口131排出的气态制冷剂流入补气压缩机，起到补气作用，有利于补气结构的简单化。
82.如图6所示，在可选的实施例中，汽车空调系统包括节流阀14、蒸发器15、补气压缩
机16和冷却器17；制冷剂入口、第一制冷剂出口121、节流阀14、蒸发器15、补气压缩机16以及冷却器17依次连通，形成制冷剂的循环回路；第二制冷剂出口131与补气压缩机16的补气口连通。
83.具体地，膨胀功回收装置与补气系统配套使用，空调系统包括节流阀14、蒸发器15、补气压缩机16和冷却器17。风扇叶片4与蒸发器11间隔正对设置。补气压缩机16的出气口与冷却器17的入口连接，冷却器17的出口与膨胀功回收装置的制冷剂入口111连接。第一制冷剂出口121与节流阀14的入口连接，节流阀14的出口与蒸发器15的入口连接，蒸发器15的出口与补气压缩机16的吸气口连接。第二制冷剂出口131与补气压缩机16的补气口连接。
84.补气压缩机16排出的高温高压气态的二氧化碳制冷剂经冷却器17放热后由制冷剂入口111流入，冲刷膨胀叶轮3，膨胀节流到中间压力，膨胀叶轮3带动风扇叶片4转动为蒸发器15散热。膨胀节流后的气液两相制冷剂进入分离腔12，两相流体依次流经导流板51、螺旋凹槽52和挡流板53后实现气液分离。液态制冷剂沿导流板51径向被甩出，在重力作用下，流向第一制冷剂出口121，两相流体外表面夹带的液滴撞击到挡流板53上，在重力作用下，也流向第一制冷剂出口121。
85.气态制冷剂流经电机腔13的过程中冷却电机6，进一步流向第二制冷剂出口131，由第二制冷剂出口131流入补气压缩机16的补气口，将此部分气态制冷剂定义为补气制冷剂。
86.由第一制冷剂出口121流出的液态制冷剂流入节流阀14经二次节流到蒸发压力，再进入蒸发器15吸热，在补气压缩机16中被一次压缩后与补气制冷剂混合后，进行二级压缩。此空调系统的补气结构替代了一次节流阀和气液分离器，有效回收和利用膨胀功，节省了风扇叶片4的耗电量，减少了节流损失和沿程损失，空调系统运行稳定、可靠，同时耗电量低。
87.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种膨胀功回收装置，其特征在于，包括：壳体、支撑轴、电机、风扇叶片、膨胀叶轮以及导流组件；所述壳体内依次构造有膨胀腔、分离腔以及电机腔，所述支撑轴贯穿所述壳体相对的两端，且与所述壳体转动连接，所述膨胀腔设有制冷剂入口，所述分离腔设有第一制冷剂出口，用于排出液态制冷剂；所述电机腔设有第二制冷剂出口，用于排出气态制冷剂；所述风扇叶片设于所述支撑轴的端部，多个所述风扇叶片环向设于所述支撑轴；所述膨胀叶轮设于所述膨胀腔内，多个所述膨胀叶轮环向设于所述支撑轴；所述导流组件设于所述分离腔，用于制冷剂的气液分离；所述电机设于所述电机腔，用于驱动所述支撑轴转动。2.根据权利要求1所述的膨胀功回收装置，其特征在于，所述导流组件包括导流板；多个所述导流板沿所述支撑轴的轴向方向间隔设于所述支撑轴，所述导流板呈螺旋状设于所述支撑轴。3.根据权利要求2所述的膨胀功回收装置，其特征在于，所述支撑轴设有螺旋凹槽，多个所述螺旋凹槽沿所述支撑轴的轴向方向间隔设置，且所述导流板与所述螺旋凹槽交错设置。4.根据权利要求2所述的膨胀功回收装置，其特征在于，所述导流组件还包括挡流件；所述挡流件设于所述电机与端部的一个所述导流板之间；所述挡流件包括多个挡流板，多个所述挡流板环向设于所述支撑轴的周向；所述挡流板的一个端面与所述支撑轴的表面之间具有第一间隙，所述挡流板的另一个端面与所述分离腔的腔壁面之间具有第二间隙。5.根据权利要求1所述的膨胀功回收装置，其特征在于，所述分离腔呈渐扩状，所述分离腔的小端与所述膨胀腔连通，所述分离腔的大端与所述电机腔连通。6.根据权利要求1所述的膨胀功回收装置，其特征在于，所述第一制冷剂出口设于所述分离腔远离所述膨胀腔的一端，且位于所述分离腔的底部；所述第二制冷剂出口设于所述电机腔远离所述分离腔的一端，且位于所述电机腔的顶部。7.一种汽车空调系统，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的膨胀功回收装置。8.根据权利要求7所述的汽车空调系统，其特征在于，所述汽车空调系统包括车外换热器，所述风扇叶片与所述车外换热器间隔相对设置，所述第一制冷剂出口与所述车外换热器的入口连接，所述第二制冷剂出口与所述车外换热器的出口连接。9.根据权利要求7所述的汽车空调系统，其特征在于，所述汽车空调系统包括换热壳体和车内换热器；所述风扇叶片和所述车内换热器均设于所述换热壳体内，所述风扇叶片与所述车内换热器间隔相对设置；所述第一制冷剂出口与所述车内换热器的入口连接，所述第二制冷剂出口与所述车内换热器的出口连接。10.根据权利要求7所述的汽车空调系统，其特征在于，所述汽车空调系统包括节流阀、蒸发器、补气压缩机和冷却器；所述制冷剂入口、所述第一制冷剂出口、所述节流阀、所述蒸发器、所述补气压缩机以
及所述冷却器依次连通，形成制冷剂的循环回路；所述第二制冷剂出口与所述补气压缩机的补气口连通。

技术总结
本实用新型涉及空调技术领域，提供一种膨胀功回收装置及汽车空调系统，膨胀功回收装置包括壳体，壳体内依次构造有膨胀腔、分离腔以及电机腔，支撑轴贯穿壳体相对的两端，且与壳体转动连接，膨胀腔设有制冷剂入口，分离腔设有第一制冷剂出口，用于排出液态制冷剂；电机腔设有第二制冷剂出口，用于排出气态制冷剂；风扇叶片设于支撑轴的端部，多个风扇叶片环向设于支撑轴；膨胀叶轮设于膨胀腔内，多个膨胀叶轮环向设于支撑轴；导流组件设于分离腔，用于制冷剂的气液分离；电机设于电机腔，用于驱动支撑轴转动。高温高压制冷剂由制冷剂入口进入膨胀腔冲刷膨胀叶轮，膨胀叶轮回收膨胀功，带动支撑轴和风扇叶片转动，有利于节省能量消耗。耗。耗。


技术研发人员：邹慧明 张硕 唐明生
受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所
技术研发日：2022.12.19
技术公布日：2023/6/27